馬頭鎮村村通自來水工程管網優化設計

余昱

（廣東省韶關市防洪管理中心,廣東 韶關 512000）

1 工程概況

馬頭鎮村村通自來水工程（鎮級集中供水部分）位于新豐縣馬頭鎮，轄區總面積529.85 km2，此工程水源為魯古河水庫。

2 馬頭鎮村村通自來水工程建設必要性

馬頭鎮農村飲水安全工程建成于2012 年，供水現狀情況及存在的問題如下：

①水源及輸水管：從魯古河電站發電引水隧洞取水（取水口高程為259.30 m，發電最低水位為275 m），通過長約7 500 m的輸水管引至上善水廠，輸水管外徑為250 mm，內徑230 mm，現狀運行良好。②水廠規模：水廠現擔負著馬頭鎮鎮區及各村委16 714人的生活用水，水源水經輸水管引至上善水廠，水廠現狀水處理的構筑物為一體化凈水設備，設計供水能力為1 200 m3/d，隨著人口的增長及現狀部分未通自來水的村委希望通水，用水人口的急劇增大，導致該一體化設備流速過快，凈水效果較差，雨天水體渾濁度較大，需要改造。③配水管：上善水廠至馬頭鎮鎮區現有一長約1.47 km的配水主管，管外徑為250 mm（內徑230 mm），該配水主管運行良好。

馬頭鎮現狀供水能力不足，嚴重影響了當地人民群眾的生活水平，此工程在現有供水基礎上進行擴建、擴網。在水源至水廠的輸水水管滿足輸水情況下，對現有水廠進行改造，新增一配水主管，對老化的配水支管進行改造，對未通自來水的居民進行擴網。設計人口共2.695萬人的飲水安全問題。

3 馬頭鎮村村通自來水工程管網優化設計

3.1 水文條件分析

新豐縣位于北回歸線稍北，屬亞熱帶季風氣候，具有山區氣象特征，四季冷熱交替明顯，干濕兩季分明，雨量充沛，多年平均降雨量1 800 mm，南部降雨量較大，西部較小。魯古河壩址以上集雨面積76.33 km2，根據《廣東省水資源》（1986 年8月），年徑流變差系數與年降雨變差系數之間關系為：

式中：Γ、n、m為計算參數，取Γ=1.40、n=0.60、m=0.06；F—集雨面積76.33（km2）；α—多年平均徑流系數，α＝0.639；cfx—多年平均降雨量變差系數cfx=0.22。

計算得：cfy=0.35。

取經驗值Cs=2Cv，計算年徑流理論頻率曲線采用皮爾遜Ⅲ型曲線，魯古河水庫的年徑流理論頻率曲線成果見表1。

表1 魯古河水庫年徑流理論頻率曲線成果表

3.2 明確設計要點

3.2.1 管網管徑選擇

自來水管網優化設計中，需要做好管網管徑的選擇和優化。管徑的組合應該能夠滿足相應的壓力要求以及節點流量要求，同時需要對管網造價進行嚴格控制，提高設計方案的可行性和有效性。在針對管網管徑進行選擇時，部分設計單位往往會在水量和水壓需求范圍內，選擇允許的最小管徑，其雖然能夠滿足相關規范的要求，但是在實際應用中，會引發較大的水頭損失，最終反而增大了運行所需的成本費用。當然，如果盲目地選擇大管徑，同樣會導致自來水管網建設成本的增加。因此，在管網優化設計階段，工程技術人員應該針對管網管徑進行科學計算，如果必要，可以采用不同管徑管道相互組合的方式，在滿足管網安全穩定運行的同時，實現對于建設和運行成本的有效控制。在馬頭鎮村村通自來水工程中，水廠至馬頭鎮鎮區現有一長約1.47 km 的配水主管，管外徑為250 mm（內徑230 mm），該配水主管運行良好，經復核此工程現有配水主管難以滿足供水要求，此次新增一配水主管，管外徑為180 mm（內徑160 mm），對老化的配水支管進行改造，對未通自來水的居民進行擴網，此工程共改造及擴網配水主支管共15.88 km。輸水管管徑計算如表2所示。

表2 輸水管管徑計算表

3.2.2 水源區域保護

在管網優化設計中，應該做好水源監測工作，切實保障水源的質量，避免出現水污染或者水生態環境破壞的問題。在該工程中，設置了相應的凈水工藝：原水→混合（箱式靜態混合器）→絮凝（穿孔旋流絮凝池）→沉淀（斜管沉淀）→過濾（無閥濾池）→消毒→清水池→接入原輸水管道。

3.2.3 管理隊伍建設

在完成村村通自來水工程的建設后，需要有專業的管理隊伍做好后續運營管理，通過定期維護的方式來降低管網故障率，保證供水質量，將自來水工程所具備的社會效益和經濟效益充分發揮出來。管理隊伍需要依照相關標準及規范的要求，落實好水源管理工作，同時推動國家節水政策方針的貫徹可落實，針對鄉鎮地區的居民用水情況進行管理和約束，從源頭上促進水資源利用率的提高，最大限度地減少水資源浪費的問題。

3.3 優化設計方案

3.3.1 優化管網布置

工程現有輸水管從魯古河電站發電引水隧洞取水（取水口高程為259.30 m），取水口至水廠的輸水管材料為PVC-U，長7 500 m，管外徑為250 mm，壁厚10 mm，管內徑230 mm。經復核此工程輸水管能滿足輸水要求，此工程不予改造。在管網優化布置方面，應該盡量減少附屬管件的數量，以此來對施工流程進行簡化，同時為后續的運維管理提供便利。另外，在供水管網設計中，應該做好區域水源位置以及用水節點的全面調查研究，依照鄰近規劃的基本原則，確保所有節點連接的科學性，推動管網連接圖的完善，使得管網能夠在總長度最短的情況下，實現對于區域的全面覆蓋，降低成本投入。

3.3.2 管道水力計算

①管道設計流量。水源到水廠部分的輸水管設計流量，應按最高日工作時平均取水量確定，經計算此工程輸水管設計流量為0.057 4 m3/s，具體如表3 所示。此工程水廠自用水量為8%，故輸水管設計流量為0.057 4×1.08=0.062 m3/s。

表3 輸水管設計流量計算表

②管道流速。輸水管的設計流速，宜采用經濟流速。各管徑經濟流速：dn ＜150 mm 時，流速：0.50～1.00 m/s；150 ＜dn≤300 mm，流速：0.70～1.20 m/s；d ＞300 mm，流速：1.00～1.50 m/s。

管徑小、管線長取低值；塑料管道流速可略高于金屬管和混凝土管流速。在保證供水安全的情況下適當減小管徑，增大流速，此工程輸水管流速取1.49 m/s。水廠至馬頭鎮鎮區現有一長約1.47 km的配水主管，管外徑為250 mm（內徑230 mm），經復核現有配水主管難以滿足供水要求，此次新增一配水主管，管外徑為180 mm（內徑160 mm）。

4 結語

村村通自來水工程管網優化設計，需要切實做好地質水文條件分析，明確設計目標，制定設計方案，將管網管徑、水源保護、供水管理等全部考慮在內，保證優化設計的效果。